기계공학실험 | 링압축

 

 

 

금속 성형 공정에서 금속 유동은 다이로부터 소재로 전달되는 압력에 의해 일어난다. 또한 재료와 다이 접촉면에서의 마찰 조건은 금속 유동, 표면 형성, 내부 결함, 다이에 작용하는 응력, 성형 에너지 등에 큰 영향을 미친다. 그러므로 금속 성형 공정에서의 마찰 조건을 판단하는 것이 중요한 문제가 된다. 금속성형에서 마찰조건과 윤활 상태를 평가하기 위하여 링 압축 실험을 가장 많이 이용하며, 본 장에서는 이 링 압축 실험을 통하여 마찰상수를 측정하도록 한다.

 

 

 

금속 성형에서 존재하는 마찰 조건

① 건조 마찰(dry friction)

건조 마찰 조건하에서는 윤활제는 사용되지 않고 단지 산소 층이 다이와 소재 사이에서 분리층의 역할을 한다. 이 경우에는 마찰은 강하고, 이 조건은 평판의 열간 롤링과 알루미늄 합금의 무윤활 압출과 같은 몇몇의 성형 공정에만 적용 가능하다.

 

② 유체 마찰(fluid friction)

유체 마찰은 윤활제의 두터운 층이 다이와 소재 사이에 있을 때 적용된다. 이 경우 마찰 조건은 윤활제의 점도와 다이와 소재 사이의 상대 속도에 의해 결정된다. 대부분의 윤활제의 점도는 온도가 높아짐에 다라 급속히 감소한다. 결과적으로 미끄럼 롤링과 와이어 드로잉과 같은 대부분의 실제 고속 성형 공정에서 유체 마찰은 접촉 온도가 상대적으로 낮을 대 어느 속도 범위에서만 존재한다.

 

③ 경계 마찰(boundary friction)

경계 마찰은 금속성형에서 가장 일반적인 형태이다. 접촉면에서 온도의 증가와 비교적 큰 성형 압력 조건하에서는 일반적으로 유체 마찰이 없다. 반면 경계 마찰은 해석하기가 무척 어렵다. 결과적으로 금속성형에서 마찰에 대한 대부분의 지식은 이론적인 해석에 근거하지 않고 주로 경험에 의한 것이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 외경:내경:높이의 비를 6:3:2, 6:3:1, 6:3:0.5 중의 하나가 되도록 링 시편을 제작한다.

 

2) 본 실험에서는 측정 결과 6:3:2를 사용하였다.

 

3) 윤활제를 Graphite(흑연계), MoS₂(이황화몰리브덴)를 준비한다.

 

4) 실험은 총 3번을 진행할 것이다.(무윤활, 흑연계, 이황화몰리브덴)

 

5) 3번 실험 각각 실험 방법은 같다.(윤활의 유무, 종류의 차이만 있다)

 

6) 링을 수동식 유압프레스의 금형 중앙에 위치시킨다.

 

7) 레버를 통해 하중을 준다.

 

8) 링 시편을 10톤으로 압축하고 1분간 대기후 링 시편을 다이에서 꺼내 내경, 외경, 높이를 잰다.(소성변형이 된 후 탄성회복 때문에 하중 값이 변한다)

 

9) 링 시편의 치수를 잰 후 15톤, 20톤에 대해서 2)을 반복한다.

 

10) 정보를 알 수 없는 윤활제 2가지를 준비해 각각 링 시편에 바른 후 2), 3)의 실험을 반복한다.

 

11) 실험으로 구한 높이 감소율에 따른 내경 변화율을 해당되는 이론적인 보정곡선 위에 표 시하여 마찰 전단 상수 m값을 결정한다.

 

 

 

[기계공학실험]링압축 레포트